3.7 TCP拥塞控制

2022-10-09 22:17:11

在3.5.5流量控制中有，接收方通过维护一个rwnd来控制流量，本节中考虑三个问题：

　　第一，一个TCP发送方如何限制它向其他连接发送流量的速率。

　　第二，一个TCP发送方如何感知从发送方到目的方产生了拥塞。

　　第三，当发送方感知到拥塞，采取什么算法来改变发送速率。

第一个问题，一个TCP发送方如何限制它向其他连接发送流量的速率？

TCP连接每一端都由一个发送缓存，接收缓存和几个变量组成（这些在TCP连接的时候分配的），在发送方TCP拥塞控制机制跟踪一个额外的变量，拥塞控制窗口（cwnd），它对发送方能向网络中发送流量的速率进行了限制：

LastByteSent – LastByteAcked <= min { cwnd, rwnd};

上式左边表示是的未确认量，这个很容易理解，未被确认的就是还在传输过程中，或者是ACK还在传输过程中的未被确认的一定要小于rwnd这个必须得，多了就会丢包，发送端控制不了rwnd（因为是接收端的变量），所以通过可控制cwnd来控制发送方的速率。

第二个问题，一个TCP发送方如何感知从发送方到目的方产生了拥塞？

TCP把丢包定义为：超时和收到3个冗余ACK。拥塞时，可能是路由器的缓存满了，来了数据传输速率太快了，来不及发，只能存到缓存里，但是缓存也满了只能丢弃，这样就造成了丢包。当出现丢包的时候，发送方就会意识到已经遇到拥塞了。

第三个问题，感知到拥塞后，什么算法改变发送速率？

这就是下面要将的了！

1. 慢启动

　　发送方通过控制cwnd来控制发送速率。

开始的时候cwnd的值通常初始置为一个MSS的最小值，发送方想快速的找到可用带宽的数量。

每当报文段首部被确认，cwnd就会增加一个MSS，所以一个拥塞窗口的报文段都被确认之后，cwnd会增加一倍。就会是1，2，4,8…这样增长。

什么时候停止增长呐？

当出现超时或者丢包（拥塞了），TCP发送方会将cwnd设置为1，同时用变量ssthresh（“慢启动阈（yu）值”的速记）设置为拥塞窗口值得一半。当cwnd超过ssthresh时再翻倍就可能会拥塞了，所以此时转入拥塞避免。

拥塞避免就是在拥塞窗口内的报文全部确认后增加的长度为1MSS，也就是说每收到一个确认报文就增加MSS / cwnd。

何时停止增长？

和慢启动一样，拥塞了，cwnd置1，然后ssthresh标记为cwnd / 2，当cwnd大于等于ssthresh时进入快速恢复。

在快速恢复中，初始cwnd不置为1（也就是说不会在进行慢启动），首先cwnd = cwnd / 2，ssthresh = cwnd,，然后开始快速恢复：

1. 设置cwnd = ssthresh＋ACK个数＊MSS（一般情况下会是3个dup ACK）

2. 重传丢失的数据包

3. 如果只收到Dup ACK，那么cwnd = cwnd + 1，并且在允许的条件下发送一个报文段

4. 如果收到新的ACK, 设置cwnd = ssthresh，进入拥塞避免阶段

最后给出流程图（摘自博客园：http://www.cnblogs.com/stemon/p/4784142.html）：